Село Троекурово, ранее известное как Хорошёво или Никольское, упоминается в исторических источниках с XVI века. Первоначально оно принадлежало боярину Ивану Ивановичу Годунову, а затем перешло во владение князя Ивана Фёдоровича Троекурова. Предполагается, что уже в тот период в селе существовала деревянная церковь, посвящённая святителю Николаю Чудотворцу. В 1640-х годах, после перехода села к роду Троекуровых, была возведена новая деревянная церковь. В начале XVIII века, между 1699 и 1706 годами, на её месте была построена каменная церковь, сохранившаяся до наших дней. Имя зодчего, спроектировавшего храм, не сохранилось, однако его архитектурное решение считается оригинальным и выполненным в стиле раннего московского барокко. Изначально при храме была построена шатровая колокольня, которая в 1745 году была заменена на существующую трёхъярусную башню.
Архитектурный ансамбль храма включает основной объём и пристроенную к нему колокольню. Основное здание представляет собой двухъярусный четверик, на который надстроена крупная ротонда, увенчанная барабаном с одиночной главой. Изначально глава имела форму короны, что отличало храм от традиционных православных церквей. Внешний декор фасадов включает закруглённые формы и белокаменные детали, характерные для барокко. Колокольня четырёхугольная, трёхъярусная, с широкими арками звона на втором ярусе и круглыми декоративными окнами на третьем, увенчанном стройной главкой с крестом.
С середины XVIII века и до закрытия в 1931 году архитектурный облик храма оставался неизменным. После закрытия были сняты главы и кресты, внутреннее убранство утрачено, а здание использовалось под различные хозяйственные нужды: сначала как помещение кожевенного завода, затем как склад организации «Совэкспортфильм». В 1991 году храм был возвращён Русской Православной Церкви, и в 1992 году в нём возобновились богослужения. В последующие годы были проведены реставрационные работы, восстановлены внешний облик храма и колокольни.
